Le fluage de défaut est le nom du glissement lent et constant qui peut se produire sur certains défauts sans qu'il y ait de tremblement de terre. Lorsque les gens l'apprennent, ils se demandent souvent si le fluage des failles peut désamorcer les futurs tremblements de terre ou les rendre plus petits. La réponse est "probablement pas" et cet article explique pourquoi.
Conditions de fluage
En géologie, le «fluage» est utilisé pour décrire tout mouvement qui implique un changement de forme régulier et graduel. Fluage du sol est le nom de la forme la plus douce de glissement de terrain. Le fluage de déformation a lieu dans les grains minéraux les roches se déforment et se plient. Le fluage des failles, également appelé fluage asismique, se produit à la surface de la Terre sur une petite fraction des failles.
Un comportement rampant se produit sur toutes sortes de défauts, mais c'est le plus évident et le plus facile à visualiser les failles de glissement, qui sont des fissures verticales dont les côtés opposés se déplacent latéralement par rapport à chacun autre. Vraisemblablement, cela se produit sur les énormes failles liées à la subduction qui provoquent les plus grands tremblements de terre, mais nous ne pouvons pas encore mesurer suffisamment ces mouvements sous-marins pour le dire. Le mouvement de fluage, mesuré en millimètres par an, est lent et constant et découle finalement de la tectonique des plaques. Les mouvements tectoniques exercent une force (
stress) sur les rochers, qui réagissent par un changement de forme (souche).Souche et force sur les défauts
Le fluage de défaut résulte des différences de comportement de déformation à différentes profondeurs sur un défaut.
En profondeur, les roches sur une faille sont si chaudes et molles que les faces de la faille s'étirent simplement comme une tire. Autrement dit, les roches subissent une déformation ductile, ce qui soulage constamment la plupart des contraintes tectoniques. Au-dessus de la zone ductile, les roches passent de ductiles à cassantes. Dans la zone fragile, le stress s'accumule à mesure que les roches se déforment élastiquement, comme s'il s'agissait de blocs de caoutchouc géants. Pendant ce temps, les côtés de la faille sont verrouillés ensemble. Les tremblements de terre se produisent lorsque des roches fragiles libèrent cette contrainte élastique et reviennent à leur état détendu et sans contrainte. (Si vous comprenez les tremblements de terre comme une «libération élastique des contraintes dans les roches fragiles», vous avez l'esprit d'un géophysicien.)
L'ingrédient suivant dans cette image est la deuxième force qui maintient la faille verrouillée: la pression générée par le poids des roches. Plus ce pression lithostatique, plus le défaut peut s'accumuler.
Fluage en bref
Nous pouvons maintenant donner un sens au fluage de la faille: il se produit près de la surface où la pression lithostatique est suffisamment basse pour que la faille ne soit pas verrouillée. En fonction de l'équilibre entre les zones verrouillées et déverrouillées, la vitesse de fluage peut varier. Des études minutieuses du fluage des fautes peuvent alors nous donner des indications sur la position des zones verrouillées en dessous. De cela, nous pouvons gagner des indices sur la façon dont la tension tectonique s'accumule le long d'une faille, et peut-être même gagner un aperçu du type de tremblements de terre qui peuvent survenir.
Mesurer le fluage est un art complexe car il se produit près de la surface. Les nombreuses failles de glissement de frappe de la Californie incluent plusieurs qui rampent. Ceux-ci incluent la faille Hayward dans le côté est de la baie de San Francisco, la faille Calaveras juste au sud, la segment rampant de la faille de San Andreas dans le centre de la Californie et une partie de la faille de Garlock dans le sud Californie. (Cependant, les failles rampantes sont généralement rares.) Les mesures sont effectuées par des relevés répétés le long de lignes de marques, qui peuvent être aussi simples qu'une rangée de clous dans un trottoir de rue ou aussi élaborées que des rampes tunnels. Dans la plupart des endroits, le fluage monte à chaque fois que l'humidité des tempêtes pénètre dans le sol en Californie, ce qui signifie la saison des pluies d'hiver.
Effet du fluage sur les tremblements de terre
Sur le Faute de Hayward, les taux de fluage ne dépassent pas quelques millimètres par an. Même le maximum n'est qu'une fraction du mouvement tectonique total, et les zones peu profondes qui rampent ne collecteraient jamais beaucoup d'énergie de déformation en premier lieu. Les zones rampantes sont largement compensées par la taille de la zone verrouillée. Donc, si un tremblement de terre auquel on peut s'attendre tous les 200 ans en moyenne se produit quelques années plus tard parce que le fluage soulage un peu la tension, personne ne pourrait le dire.
Le segment rampant du Faille de San Andreas est inhabituel. Aucun grand tremblement de terre n'y a jamais été enregistré. C'est une partie de la faille, longue d'environ 150 kilomètres, qui rampe à environ 28 millimètres par an et semble n'avoir que de petites zones verrouillées, le cas échéant. Pourquoi est un puzzle scientifique. Les chercheurs examinent ici d'autres facteurs qui pourraient être à l'origine de la faute. Un facteur peut être la présence d'abondantes argiles ou roches de serpentinite le long de la zone de faille. Un autre facteur peut être l'eau souterraine piégée dans les pores de sédiments. Et juste pour rendre les choses un peu plus complexes, il se peut que le fluage soit une chose temporaire, limitée dans le temps à la première partie du cycle sismique. Bien que les chercheurs pensent depuis longtemps que la section rampante peut empêcher de grandes ruptures de se propager à travers elle, des études récentes ont mis cela en doute.
Le projet de forage SAFOD a réussi à échantillonner la roche directement sur la faille de San Andreas dans sa section rampante, à une profondeur de près de 3 kilomètres. Lorsque les noyaux ont été dévoilés, la présence de serpentinite était évidente. Mais en laboratoire, des tests à haute pression du matériau du noyau ont montré qu'il était très faible en raison de la présence d'un minéral argileux appelé saponite. La saponite se forme là où la serpentinite se rencontre et réagit avec les roches sédimentaires ordinaires. L'argile est très efficace pour piéger l'eau interstitielle. Ainsi, comme cela arrive souvent en sciences de la Terre, tout le monde semble avoir raison.